ES2222460T3 - POLYMER OR POLYESTER OLIGOMER WITH CARBAMATE FUNCTIONALITY THAT HAS SIDE CARBAMATE GROUPS. - Google Patents
POLYMER OR POLYESTER OLIGOMER WITH CARBAMATE FUNCTIONALITY THAT HAS SIDE CARBAMATE GROUPS.Info
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Abstract
SE DESCRIBEN POLIMEROS DE POLIESTER QUE TIENEN GRUPOS DE CARBAMATO PENDIENTE. LOS POLIMEROS SE PREPARAN MEDIANTE LA REACCION DE UN POLIOL QUE TENGA AL MENOS UN GRUPO DE CARBAMATO PENDIENTE CON UN POLIACIDO PARA FORMAR UN POLIESTER QUE TENGA GRUPOS DE CARBAMATO PENDIENTE.POLYESTER POLYMERS DESCRIBING PENDING CARBAMATE GROUPS ARE DESCRIBED. THE POLYMERS ARE PREPARED THROUGH THE REACTION OF A POLYOL THAT HAS AT LEAST A PENDING CARBAMATE GROUP WITH A POLYMYCDE TO FORM A POLYESTER THAT HAS PENDING CARBAMATE GROUPS.
Description
Polímero u oligómero de poliéster con funcionalidad carbamato que posee grupos carbamato laterales.Polymer or polyester oligomer with carbamate functionality that has lateral carbamate groups.
Esta invención se refiere a polímeros, y en particular, a las composiciones de revestimiento endurecibles que contienen dichos polímeros.This invention relates to polymers, and in in particular to hardenable coating compositions that they contain said polymers.
Polímeros y oligómeros que contienen grupos con funcionalidad carbamato han sido utilizados en una gran variedad de composiciones endurecibles. Por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos 5.356.669 y en WO 94/10211 se describen polímeros acrílicos con funcionalidad carbamato. Estos pueden prepararse por polimerización de adición de monómeros acrílicos con funcionalidad carbamato o por transcarbamilación de un acrílico con funcinoalidad hidroxilo con un carbamato de alquilo. Poliésteres con funcionalidad carbamato preparados por transcarbamilación de un poliéster hidroxi-funcional se describen en JP 51/4124.Polymers and oligomers containing groups with carbamate functionality have been used in a wide variety of hardenable compositions. For example, in the United States Patent United 5,356,669 and in WO 94/10211 acrylic polymers are described with carbamate functionality. These can be prepared by addition polymerization of acrylic monomers with functionality carbamate or by transcarbamylation of an acrylic with funcinoality hydroxyl with an alkyl carbamate. Polyesters with carbamate functionality prepared by transcarbamylation of a hydroxy-functional polyester are described in JP 4/4124.
Los poliésteres se utilizan mucho en composiciones endurecibles tales como composiciones de revestimiento. Estas resinas ofrecen muchas propiedades provechosas, como una larga durabilidad, buena flexibilidad, buena dispersibilidad en sistemas acuosos mediante la incorporación de grupos estabilizadores iónicos o no iónicos apropiados, resistencia a los impactos, buena adhesión y otras propiedades físicas como relajación de tensiones. Un campo de interés referente a las resinas de poliéster para composiciones endurecibles ha sido la incorporación, dentro de la resina, de niveles suficientes de grupos funcionales que permitan el rendimiento deseado de endurecimiento. Los grupos hidroxilo se utilizan comúnmente como grupos funcionales en composiciones endurecibles, pero las resinas de poliéster con grupos hidroxilo laterales son difíciles de preparar ya que cualquier grupo hidroxilo lateral sería consumido por reacción con los grupos ácido durante la formación del poliéster. Los grupos funcionales hidroxilo se incorporan habitualmente en las resinas de poliéster mediante agentes que obstaculizan el poliol, como el trimetilolpropano, que genera grupos OH terminales, pero no grupos laterales OH. Estas resinas proporcionan solamente una densidad de reticulación limitada al endurecimiento. La densidad de reticulación puede incrementarse un poco mediante la utilización de poliésteres ramificados, que se preparan incorporando polioles o poliácidos trifuncionales o superiores en la mezcla de reacción del poliéster. Sin embargo, el grado de ramificación es se ve limitado a menudo debido a la gelificación. Con frecuencia, la baja densidad de reticulación en los sistemas de resina de poliéster endurecible debe compensarse mediante la utilización de resinas de peso molecular más elevado, que se parecen mucho más a composiciones termoplásticas que a composiciones termoendurecibles.Polyesters are widely used in hardenable compositions such as compositions of coating. These resins offer many properties helpful, such as long durability, good flexibility, good dispersibility in aqueous systems by incorporating appropriate ionic or non-ionic stabilizing groups, resistance to impacts, good adhesion and other physical properties such as relaxation of tensions. A field of interest regarding polyester resins for hardenable compositions has been the incorporation, within the resin, of sufficient levels of functional groups that allow the desired performance of hardening. Hydroxyl groups are commonly used as functional groups in hardenable compositions, but resins Polyester with side hydroxyl groups are difficult to prepare since any lateral hydroxyl group would be consumed by reaction with the acid groups during the formation of the polyester. The hydroxyl functional groups are incorporated usually in polyester resins by agents that hinder the polyol, such as trimethylolpropane, which generates OH terminal groups, but not OH side groups. These resins provide only a crosslink density limited to hardening. The crosslinking density can be increased by little by using branched polyesters, which prepare by incorporating polyols or trifunctional polyacids or superior in the polyester reaction mixture. However the degree of branching is often limited due to the gelation Often, the low density of crosslinking in hardenable polyester resin systems must be compensated through the use of higher molecular weight resins, which look much more like thermoplastic compositions than thermosetting compositions.
Los poliésteres con funcionalidad carbamato están descritos en JP 51/4124. Este documento describe la preparación de poliésteres con grupos carbamato terminales mediante transesterificación de un poliéster hidroxi-funcional clásico con un carbamato de alquilo.Polyesters with carbamate functionality are described in JP 51/4124. This document describes the preparation of polyesters with terminal carbamate groups by transesterification of a polyester Classic hydroxy-functional with a carbamate of I rent.
Por consiguiente, la presente invención enfoca un nuevo método de preparación de polímeros u oligómeros de poliéster que portan grupos carbamato laterales.Accordingly, the present invention focuses on a new method of preparing polymers or polyester oligomers which carry lateral carbamate groups.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para la preparación de polímeros u oligómeros de poliéster que comprende la reacción de un poliol que tiene múltiples grupos carbamato laterales con un poliácido para formar un poliéster con grupos carbamato laterales.In accordance with the present invention, provides a method for the preparation of polymers or oligomers of polyester comprising the reaction of a polyol having multiple lateral carbamate groups with a polyacid to form a polyester with side carbamate groups.
En otra realización de la invención, se proporcionan polímeros u oligómeros de poliéster preparados según el método anteriormente mencionado.In another embodiment of the invention, provide polyester polymers or oligomers prepared according to The method mentioned above.
Aún más, en otra realización de la invención, se proporcionan composiciones de revestimiento endurecibles que comprenden el poliéster con funcionalidad carbamato anteriormente descrito y un agente de endurecimiento reactivo con el grupo carbamato.Even more, in another embodiment of the invention, provide hardenable coating compositions that comprise the polyester with carbamate functionality above described and a hardening agent reactive with the group carbamate
El poliol con múltiples grupos carbamato puede prepararse de muchas maneras. Un método consiste en someter a reacción un compuesto que tiene diversos grupos carbonato cíclicos con amoníaco, hidróxido de amonio, o con una amina primaria para romper el anillo de los grupos carbonato cíclicos. Esta reacción de ruptura de anillo convierte cada anillo carbonato cíclico en un grupo hidroxilado y un grupo de carbamato pendiente.The polyol with multiple carbamate groups can Prepare in many ways. One method is to submit reaction a compound that has various cyclic carbonate groups with ammonia, ammonium hydroxide, or with a primary amine to break the ring of cyclic carbonate groups. This reaction of ring rupture converts each ring cyclic carbonate into a hydroxylated group and a pending carbamate group.
El compuesto que posee múltiples grupos carbonato cíclicos puede prepararse de distintas maneras. Una técnica consiste en someter a reacción un poliisocianato o un polianhídrido con un carbonato de hidroxialquilo cíclico. Los carbonatos de hidroxialquilo cíclicos pueden prepararse mediante varios procedimientos. Algunos carbonatos de hidroxialquilo cíclicos, como el carbonato de 3-hidroxipropilo (es decir, carbonato de glicerina), están comercialmente disponibles. Los compuestos de carbonato cíclico pueden sintetizarse mediante cualquiera de los distintos procedimientos. Un procedimiento implica la reacción de un compuesto que contiene un grupo epóxido con CO_{2}, preferentemente bajo presión, con un catalizador. Los catalizadores útiles incluyen aquellos que activan un anillo oxirano, como las sales terciarias de amina cuaternaria (por ejemplo, bromuro de tetrametil-amonio), sales complejas de estaño y/o fósforo (por ejemplo, (CH_{3})_{3}SnI, (CH_{3})_{4}PI). Los epóxidos pueden también someterse a reacción con \beta-butirolactona en presencia de estos catalizadores. En otro procedimiento, un glicol, como glicerina, se somete a reacción a temperaturas de al menos 80ºC (habitualmente a reflujo) con carbonato de dietilo en presencia de un catalizador (por ejemplo, carbonato de potasio) para formar un carbonato de hidroxialquilo. Como alternativa, un compuesto funcional que contiene un cetal de 1,2-diol con la estructura:The compound that has multiple carbonate groups Cyclics can be prepared in different ways. A technique consists in reacting a polyisocyanate or a polyanhydride with a cyclic hydroxyalkyl carbonate. Carbonates of cyclic hydroxyalkyl can be prepared by several procedures Some cyclic hydroxyalkyl carbonates, such as 3-hydroxypropyl carbonate (i.e. glycerin carbonate), are commercially available. The cyclic carbonate compounds can be synthesized by Any of the different procedures. A procedure implies the reaction of a compound containing an epoxide group with CO2, preferably under pressure, with a catalyst. The Useful catalysts include those that activate a ring oxirane, such as tertiary quaternary amine salts (for example, tetramethyl ammonium bromide), salts tin and / or phosphorus complexes (for example, (CH 3) 3 SnI, (CH 3) 4 PI). Epoxides they can also undergo reaction with β-butyrolactone in the presence of these catalysts In another procedure, a glycol, such as glycerin, is reacts at temperatures of at least 80 ° C (usually at reflux) with diethyl carbonate in the presence of a catalyst (for example, potassium carbonate) to form a carbonate of hydroxyalkyl Alternatively, a functional compound that It contains a 1,2-diol ketal with the structure:
puede someterse a ruptura de anillo con agua a temperaturas de al menos 60ºC, preferentemente en presencia de trazas de ácido, para formar un 1,2-glicol, que luego reacciona con carbonato de dietilo para formar el carbonato cíclico.can undergo ring break with water at temperatures of at least 60 ° C, preferably in presence of traces of acid, to form a 1,2-glycol, which then reacts with carbonate diethyl to form carbonate cyclic.
Los carbonatos cíclicos tienen normalmente anillos de 5-6 elementos, tal como se conoce en la técnica. Son preferentes los anillos de 5 elementos, debido a su facilidad de síntesis y mayor grado de disponibilidad comercial. Los carbonatos de hidroxialquilo cíclico preferentes, utilizados en la práctica, pueden ser representados por la fórmula:Cyclic carbonates normally have rings of 5-6 elements, as known in the technique. 5 element rings are preferred, due to their ease of synthesis and greater degree of commercial availability. The Preferred cyclic hydroxyalkyl carbonates, used in the practice, they can be represented by the formula:
donde R es un grupo hidroxialquilo de 1 a 18 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 6 átomos de carbono y especialmente de 1 a 3 átomos de carbono y n es 1 ó 2, el cual puede estar sustituido con uno o más sustituyentes diferentes como aminas bloqueadas o grupos insaturados. En particular, R es -C_{m}H_{2m}OH, pudiendo el hidroxilo ser primario o secundario y m es 1 a 8, e incluso con más preferencia, R es -(CH_{2})_{p}-OH, donde el hidroxilo es primario y p es 1 a 2.where R is a hydroxyalkyl group from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 6 atoms of carbon and especially 1 to 3 carbon atoms and n is 1 or 2, the which may be substituted with one or more different substituents as blocked amines or unsaturated groups. In particular, R is -C m H 2m OH, the hydroxyl being able to be primary or secondary and m is 1 to 8, and even more preferably, R is - (CH 2) p -OH, where the hydroxyl is primary and p is 1 a 2.
El poliisocianato orgánico que puede someterse a reacción con el carbonato de hidroxialquilo cíclico es esencialmente cualquier poliisocianato, y preferentemente un diisocianato, por ejemplo diisocianatos de hidrocarburo o diisocianatos de hidrocarburo sustituidos. Muchos de estos diisocianatos orgánicos son conocidos en la técnica, incluido el diisocianato de p-fenileno, 4,4'-diisocianato de bifenilo, diisocianato de tolueno, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4-bifenileno, diisocianato de 1,4-tetrametileno, diisocianato de 1,6-hexametileno, 1,6-diisocianato de 2,2,4-trimetilhexano, metileno-bis(fenil isocianato), 1,5-diisocianato de naftaleno, bis(isocianatoetilfumarato), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de tetrametilxileno, y metileno-bis(4-ciclohexilisocianato). Pueden también emplearse aductos de isocianato terminado en dioles, tales como glicol de etileno, glicol de 1,4-butileno, etc. Estos se forman mediante la reacción de más de un mol de un diisocianato, como los mencionados, con un mol de un diol para formar un diisocianato de cadena más larga. Como alternativa, puede añadirse el diol junto con el diisocianato.The organic polyisocyanate that can be reacted with the cyclic hydroxyalkyl carbonate is essentially any polyisocyanate, and preferably a diisocyanate, for example hydrocarbon diisocyanates or substituted hydrocarbon diisocyanates. Many of these organic diisocyanates are known in the art, including p- phenylene diisocyanate, biphenyl 4,4'-diisocyanate, toluene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4-biphenylene diisocyanate, 1-diisocyanate , 4-tetramethylene, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexane 1,6-diisocyanate, methylene bis (phenyl isocyanate), naphthalene 1,5-diisocyanate, bis (isocyanate ethyl fumarate), diisocyanate Isophorone (IPDI), tetramethylxylene diisocyanate, and methylene-bis (4-cyclohexyl isocyanate). Diol terminated isocyanate adducts, such as ethylene glycol, 1,4-butylene glycol, etc., may also be used. These are formed by reacting more than one mole of a diisocyanate, such as those mentioned, with one mole of a diol to form a longer chain diisocyanate. Alternatively, the diol may be added together with the diisocyanate.
Aunque se prefieran los diisocianatos, pueden utilizarse otros isocianatos multifuncionales. Como ejemplos se citan 1,2,4-triisocianato de benceno y polimetilen polifenil isocianato.Although diisocyanates are preferred, they may use other multifunctional isocyanates. As examples are cite benzene and polymethylene 1,2,4-triisocyanate polyphenyl isocyanate.
La reacción del poliisocianato y del carbonato de hidroxialquilo cíclico puede llevarse a cabo en condiciones conocidas en la técnica para la reacción de los alcoholes e isocianatos.The polyisocyanate and carbonate reaction of cyclic hydroxyalkyl can be carried out under conditions known in the art for the reaction of alcohols and isocyanates
Los polianhídridos que pueden someterse a reacción con un carbonato de hidroxialquilo cíclico incluyen cualesquiera de diversos compuestos bien conocidos en la técnica, por ejemplo anhídrido hexahidroftálico, anhídrido metilhexahidroftálico, anhídrido maleico, anhídrido glutámico, 1,2,4,5-bis-anhídrido de ciclohexano. Las condiciones para esta reacción son generalmente de al menos 80ºC, preferentemente 98-120ºC, en presencia de un catalizador metálico de estaño.Polyanhydrides that can undergo reaction with a cyclic hydroxyalkyl carbonate include any of various compounds well known in the art, for example hexahydrophthalic anhydride, anhydride methylhexahydrophthalic, maleic anhydride, glutamic anhydride, 1,2,4,5-bis-anhydride of cyclohexane The conditions for this reaction are generally of at least 80 ° C, preferably 98-120 ° C, in presence of a metallic tin catalyst.
Los compuestos que portan múltiples grupos carbonato cíclico también pueden prepararse fácilmente mediante reacción de un poliepóxido con dióxido de carbono para convertir los grupos epoxi en grupos carbonato cíclicos. Los poliepóxidos son bien conocidos en la técnica. Entre los poliepóxidos útiles se incluyen trimetilolpropano epoxidizado por reacción con una epihalohidrina, y también epoxi-novolacas. Pueden utilizarse también poliepóxidos oligoméricos o poliméricos, como los polímeros u oligómeros acrílicos que contienen metacrilato de glicidilo o éteres de poliglicidilo terminado por epoxi. Pueden utilizarse también otros poliepóxidos, por ejemplo las epoxi-novolacas. Como con otros poliepóxidos, las epoxi-novolacas pueden someterse a reacción con dióxido de carbono para formar el compuesto carbonato cíclico.Compounds that carry multiple groups cyclic carbonate can also be easily prepared by reaction of a polyepoxide with carbon dioxide to convert epoxy groups in cyclic carbonate groups. Polyepoxides are well known in the art. Among the useful polyepoxides are include epoxidized trimethylolpropane by reaction with a epihalohydrin, and also epoxy-novolacs. They can also use oligomeric or polymeric polyepoxides, such as acrylic polymers or oligomers containing methacrylate of glycidyl or epoxy terminated polyglycidyl ethers. They can also use other polyepoxides, for example epoxy-novolacs. As with other polyepoxides, the epoxy-novolacs can be reacted with carbon dioxide to form the cyclic carbonate compound.
Aunque los poliésteres lineales se basen principalmente en compuestos que tengan dos grupos funcionales para la reacción de esterificación, se contemplan también los carbonatos cíclicos con una funcionalidad superior a 3 para proporcionar poliésteres ramificados. Por ejemplo, grupos isocianato en un diisocianato, tal como el diisocianato de isoforona, pueden adicionarse a un poliol, como trimetilolpropano, para producir un alcohol tetrafuncional que puede epoxidizarse con una epihalohidrina para producir un poliepóxido tetrafuncional, que a su vez está sometido a reacción con dióxido de carbono para formar un carbonato cíclico tetrafuncional. Otros poliepóxidos de funcionalidad superior, por ejemplo el tetraquis(4-glicidiloxifenilo)etano, pueden someterse a reacción también con CO_{2} para formar carbonatos policíclicos.Although linear polyesters are based mainly in compounds that have two functional groups for the esterification reaction, carbonates are also contemplated cyclic with functionality greater than 3 to provide branched polyesters. For example, isocyanate groups in a diisocyanate, such as isophorone diisocyanate, can be added to a polyol, such as trimethylolpropane, to produce a tetrafunctional alcohol that can be epoxidized with a epihalohydrin to produce a tetrafunctional polyepoxide, which at in turn is reacted with carbon dioxide to form a tetrafunctional cyclic carbonate. Other polyepoxides of superior functionality, for example the tetrakis (4-glycidyloxyphenyl) ethane, they can also be reacted with CO2 to form polycyclic carbonates.
El compuesto con múltiples grupos carbonato cíclicos se somete a reacción con amoníaco, hidróxido de amonio o con una amina primaria. Esta reacción se realiza en condiciones suaves (por ejemplo, a 0-60ºC en agua, metanol u otros disolventes conocidos). La reacción con amoníaco o hidróxido de amonio produce un carbamato primario y es preferente.The compound with multiple carbonate groups Cyclic is reacted with ammonia, ammonium hydroxide or With a primary amine. This reaction is carried out under conditions mild (for example, at 0-60 ° C in water, methanol or other known solvents). The reaction with ammonia or hydroxide Ammonium produces a primary carbamate and is preferred.
La reacción con una amina primaria produce un carbamato secundario N-sustituido. La reacción de ruptura de anillo debido a amoníaco, hidróxido de amonio o amina primaria, del grupo carbonato cíclico produce un grupo carbamato tal como se ha descrito anteriormente y también un grupo hidroxilo primario o secundario, que participa en la reacción de formación del poliéster en el paso siguiente de la invención. Este producto de reacción comprende, por lo tanto, grupos carbamato laterales y grupos hidroxilo terminales.The reaction with a primary amine produces a N-substituted secondary carbamate. The reaction of ring rupture due to ammonia, ammonium hydroxide or amine primary, the cyclic carbonate group produces such a carbamate group as described above and also a hydroxyl group primary or secondary, which participates in the formation reaction of the polyester in the next step of the invention. This product of reaction thus comprises lateral carbamate groups and hydroxyl terminal groups.
Los grupos carbamato laterales del poliéster de la presente invención pueden ser grupos primarios o secundarios. Los grupos carbamato primario pueden ser representados por la fórmula:The side carbamate groups of polyester The present invention may be primary or secondary groups. Primary carbamate groups can be represented by the formula:
---O---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}---NH2---OR---
\ uelm {C} {\ uelm {\ dpara} {O}}--- NH2
y los grupos carbamato secundario pueden ser representados por la fórmula:and secondary carbamate groups can be represented by the formula:
---O---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}---NHR---OR---
\ uelm {C} {\ uelm {\ dpara} {O}}--- NHR
donde R es un grupo alquilo, sustituido o no sustituido, de 1 a 8 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, y especialmente de 1 átomo de carbono, o cicloalifático. Debe entenderse que los términos alquilo y cicloalquilo deben incluir alquilo y cicloalquilo sustituidos, tal como alquilo o cicloalquilo sustituido con halógeno o alquilo insaturado sustituido por un grupo. Los sustituyentes que tengan un impacto adverso sobre las propiedades del material endurecible, sin embargo, deben evitarse. Los carbamatos primarios se forman en las reacciones de ruptura de anillo de carbonatos cíclicos, anteriormente descritas, mediante amoníaco o hidróxido de amonio como reactivo de ruptura de anillo.where R is an alkyl group, substituted or unsubstituted, from 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, and especially 1 carbon atom, or cycloaliphatic. It should be understood that terms alkyl and cycloalkyl should include alkyl and substituted cycloalkyl, such as alkyl or cycloalkyl substituted by halogen or unsaturated alkyl substituted by a group. Substituents that have an adverse impact on Hardenable material properties, however, should be avoided. Primary carbamates form in the breakdown reactions of ring of cyclic carbonates, described above, by ammonia or ammonium hydroxide as a breakdown reagent of ring.
De acuerdo con la presente invención, una mezcla que comprenda el poliol con múltiples grupos carbamato laterales y un poliácido se somete a reacción para formar un poliéster. Los poliácidos útiles en la práctica de la invención pueden contener aproximadamente de 2 a 34 átomos de carbono grupos alifáticos o aromáticos, y al menos 2, preferentemente no más de 4, grupos carboxilo, que pueden opcionalmente estar presentes en forma de grupos anhídrido. Los poliácidos pueden poliácidos per se o anhídridos cíclicos de poliácidos, cuyo anillo puede ser roto por el diol que contiene carbamato u otros polioles durante la reacción del poliéster para formar grupos ácido para la condensación del poliéster. Como ejemplos de poliácidos útiles se incluyen anhídrido ftálico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido adípico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido ciclohexanodioico, anhídrido trimelítico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dímero, dianhídrido piromelítico, ácidos maleico y fumárico sustituidos tal como los ácidos citracónico, cloromaleico o mesacónico y los ácidos succínicos sustituidos como los ácidos aconíticos e iracónico. Pueden emplearse mezclas de poliácidos.In accordance with the present invention, a mixture comprising the polyol with multiple side carbamate groups and a polyacid is reacted to form a polyester. The polyacids useful in the practice of the invention may contain about 2 to 34 carbon atoms aliphatic or aromatic groups, and at least 2, preferably not more than 4, carboxyl groups, which may optionally be present in the form of anhydride groups. The polyacids can be polyacids per se or cyclic anhydrides of polyacids, the ring of which can be broken by the diol containing carbamate or other polyols during the reaction of the polyester to form acid groups for the condensation of the polyester. Examples of useful polyacids include phthalic anhydride, terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, succinic acid, glutaric acid, fumaric acid, maleic acid, cyclohexanedioic acid, trimellitic anhydride, azelaic acid, sebacic acid, dimeric acid, dianitic acid, pyridic acid substituted maleic and fumaric such as citraconic, chloromaleic or mesaconic acids and substituted succinic acids such as aconitic and iraconic acids. Mixtures of polyacids can be used.
La mezcla de reacción de poliéster puede comprender también polioles adicionales. La cantidad de este poliol adicional viene determinada por el nivel deseado de funcionalidad carbamato para el poliéster. Los polioles útiles contienen generalmente más de 2, preferentemente de 2 hasta aproximadamente 10 átomos de carbono, especialmente aproximadamente de 2 a 8 átomos de carbono, además de tener de 2 hasta aproximadamente 6, preferentemente de 2 hasta aproximadamente, 4 grupos hidroxilo. Algunos ejemplos de polioles preferentes son uno o más de los siguientes: neopentilglicol, etilenglicol, propilenglicol, butanodiol, hexametilendiol, 1,2-ciclohexanodimetanol, 1,3-ciclohexanodimetanol, 1,4-ciclohexanodimetanol, trimetilolpropano, pentaeritrita, neopentilglicolhidroxipivalato de dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, dipropilenglicol, polipropilenglicol, hexilenglicol, 2-metil-2-etil-1,3-propanodiol, 2-etil-1,3-hexanodiol, 1,5-pentanodiol, tiodiglicol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 2,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, 1,2-ciclohexanodiol, 1,3-ciclohexanodiol, 1,4-ciclohexanodiol, glicerol, trimetilolpropano, trimetiloletano, 1,2,4-butanotriol, 1,2,6-hexanotriol, dipentaeritrita, tripentaeritrita, manitol, sorbitol, metilglucósido, compuestos similares evidentes para los especialistas en la técnica, y mezclas de los mismos. Según las propiedades deseadas para la resina final, pueden incorporarse algunos otros polioles dentro de la mezcla de reacción, tales como polioles grasos, polioles fenólicos (por ejemplo, hidroquinona, fenolftaleína, bisfenol A), polioles oligoméricos o poliméricos (por ejemplo, polioles de poliéster preformados). Además, otros componentes, como los modificadores de reacción, catalizadores, disolventes, agentes de dispersión y similares tal como se conoce en la técnica.The polyester reaction mixture can also comprise additional polyols. The amount of this polyol additional is determined by the desired level of functionality Carbamate for polyester. Useful polyols contain generally more than 2, preferably 2 to about 10 carbon atoms, especially about 2 to 8 atoms of carbon, in addition to having 2 to about 6, preferably from 2 to about 4 hydroxyl groups. Some examples of preferred polyols are one or more of the following: neopentyl glycol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexamethylene diol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, trimethylolpropane, pentaerythritol, diethylene glycol neopentyl glycolhydroxypivalate, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, hexylene glycol, 2-methyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,5-pentanediol, thiodiglycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, 1,2,4-butanotriol, 1,2,6-hexanotriol, dipentaerythrite, tripentaerythrite, mannitol, sorbitol, methylglucoside, compounds similar evident to those skilled in the art, and mixtures thereof. According to the desired properties for the final resin, some other polyols can be incorporated into the mixture of reaction, such as fatty polyols, phenolic polyols (by example, hydroquinone, phenolphthalein, bisphenol A), polyols oligomeric or polymeric (for example, polyester polyols preformed) In addition, other components, such as modifiers of reaction, catalysts, solvents, dispersing agents and similar as is known in the art.
Las proporciones de poliácido, poliol con carbamato laterales y cualquier otro compuesto activo pueden ser elegidas de modo que se proporcione un poliéster terminado en ácido o un terminado en hidroxilo. Esto puede realizarse mediante la utilización de un exceso estequiométrico de poliácido o poliol.The proportions of polyacid, polyol with lateral carbamate and any other active compound may be chosen so that an acid terminated polyester is provided or a hydroxyl terminated. This can be done by use of a stoichiometric excess of polyacid or polyol.
Si se deseara la solubilidad en agua, es importante construir grupos estabilizantes en agua dentro del poliéster. Esto puede realizarse mediante la incorporación de polioles de poliéter estabilizadores en agua dentro de la mezcla de reacción, de modo que se incorporen dentro del poliéster, o mediante la utilización de ácido dimetanolpropiónico como poliol en la mezcla de reacción.If water solubility is desired, it is important to build stabilizing groups in water within the polyester. This can be done by incorporating water stabilizing polyether polyols within the mixture of reaction, so that they are incorporated into the polyester, or by the use of dimethylpropionic acid as a polyol in the reaction mixture.
Puede prepararse una resina intermedia de poliéster que tenga grupos terminales hidroxilo o ácido mediante la utilización de un exceso de componente poliácido o poliol en la mezcla de reacción del poliéster. Los grupos terminales de la resina pueden controlarse luego por reacción de aquellos grupos terminales con un exceso de un agente obstaculizante, tal como se conoce en la técnica. Si la resina intermedia tiene un ácido terminal, puede utilizarse un alcohol monofuncional o multifuncional para terminar la reacción (impedir los grupos ácido libres) al nivel deseado (determinado por la viscosidad y la concentración de los grupos isocianato presentes). Pueden emplearse también igualmente alcoholes multifuncionales, como etilenglicol, trimetilolpropano y poliésteres terminados en hidroxilo. Si se trata de una resina con solamente la funcionalidad carbamato y sin funcionalidad hidroxilo, la resina intermedia de poliéster se impide, preferentemente, con un alcohol monofuncional (por ejemplo, n-butanol). Del mismo modo, una resina intermedia hidoxilo terminal puede ser impedida por reacción con un exceso de ácido monofuncional o polifuncional.An intermediate resin of polyester having hydroxyl or acid end groups by the use of an excess of polyacid component or polyol in the polyester reaction mixture. The terminal groups of the resin can then be controlled by reaction of those groups terminals with an excess of an impeding agent, such as Knows in the art. If the intermediate resin has an acid terminal, a monofunctional or multifunctional alcohol can be used to terminate the reaction (prevent free acid groups) by desired level (determined by the viscosity and concentration of the isocyanate groups present). They can also be used also multifunctional alcohols, such as ethylene glycol, trimethylolpropane and hydroxyl terminated polyesters. Whether it is a resin with only carbamate functionality and without hydroxyl functionality, the polyester intermediate resin is Prevents, preferably, with a monofunctional alcohol (for example, n-butanol). Similarly, an intermediate resin terminal hidoxyl can be prevented by reaction with an excess of monofunctional or polyfunctional acid.
La reacciones de poliesterificación se llevan a cabo normalmente a temperaturas situadas entre 140ºC y 260ºC, y durante un tiempo que oscila de 3 a 15 horas, con o sin la utilización de catalizadores ácidos de esterificación tales como ácido fosforoso o ácido toluensulfónico presente en proporciones del 0,01 hasta el 2,0 por ciento en peso. Opcionalmente, la reacción se lleva a cabo en presencia de un disolvente, como un hidrocarburo aromático, tal como se conoce en la técnica. La reacción puede realizarse en una sola etapa o en múltiples etapas, tal como una reacción en dos etapas. Los poliésteres así producidos tienen generalmente un peso molecular promedio en número situado entre 1000 y 60.000.The polyesterification reactions are carried to normally run at temperatures between 140ºC and 260ºC, and for a time ranging from 3 to 15 hours, with or without the use of acid esterification catalysts such as phosphorous acid or toluenesulfonic acid present in proportions of 0.01 to 2.0 percent by weight. Optionally, the reaction is carried out in the presence of a solvent, such as a hydrocarbon aromatic, as is known in the art. Reaction can be performed in a single stage or in multiple stages, such as a Two stage reaction. The polyesters so produced have generally a number average molecular weight between 1000 and 60,000.
La resina de poliéster preparada según la invención puede incorporarse dentro de una composición endurecible, tal como una composición de revestimiento. En una composición endurecible de acuerdo con la invención, el endurecimiento se efectúa mediante reacción del componente de poliéster con funcionalidad carbamato con un componente (2) que es un compuesto con múltiples grupos funcionales reactivos con los grupos carbamato laterales, sobre el poliéster. Estos grupos reactivos incluyen grupos metilol o metilalcoxi activos sobre los agentes aminoplásticos de reticulación o sobre otros compuestos, como los aductos fenol/formaldehído, grupos siloxano y grupos anhídrido. Como ejemplos de agentes de endurecimiento se incluyen la resina de formaldehído-melamina (incluyendo la resina de melamina monomérica o polimérica y la resina de melamina parcial o completamente alquilada), las resinas de urea (por ejemplo, las metilolureas como la resina formaldehído-urea, las alcoxiureas como la resina formaldehído-urea butilada), polianhídridos (por ejemplo, anhídrido polisuccínico) y polisiloxanos (por ejemplo, trimetoxisiloxano). Son especialmente preferentes las resina aminoplásticas, como la resina formaldehído-melamina o la resina formaldehído-urea.The polyester resin prepared according to the invention can be incorporated into a hardenable composition, such as a coating composition. In a composition hardenable according to the invention, the hardening is effect by reaction of the polyester component with carbamate functionality with a component (2) that is a compound with multiple functional groups reactive with carbamate groups lateral, on the polyester. These reactive groups include methylol or methyl alkoxy groups active on the agents cross-linking aminoplastics or other compounds, such as phenol / formaldehyde adducts, siloxane groups and anhydride groups. How Examples of hardening agents include resin formaldehyde-melamine (including resin monomeric or polymeric melamine and partial or melamine resin completely rented), urea resins (for example, methylolureas such as formaldehyde-urea resin, alkoxyureas such as formaldehyde-urea resin butylated), polyanhydrides (for example, polysuccinic anhydride) and polysiloxanes (for example, trimethoxysiloxane). Are especially preferred aminoplast resins, such as resin formaldehyde-melamine or resin formaldehyde-urea.
En una composición endurecible empleada en la práctica de la presente invención puede utilizarse opcionalmente un disolvente. Aunque la composición utilizada de acuerdo con la presente invención pueda usarse, por ejemplo, en forma de un polvo sustancialmente sólido, o de una dispersión, a menudo es deseable que la composición se encuentre en un estado sustancialmente líquido, lo que puede conseguirse mediante la utilización de un disolvente. Este disolvente debe actuar como tal tanto con respecto al poliéster con funcionalidad carbamato como con respecto al agente de endurecimiento. En general, según las propiedades de solubilidad de los componentes, el disolvente puede ser cualquier disolvente orgánico y/o agua. En una realización preferente, el disolvente es un disolvente orgánico polar. Especialmente, el disolvente es un disolvente polar alifático o un disolvente polar aromático. En particular, el disolvente es una cetona, un éster, un acetato, una amida aprótica, un sulfóxido aprótico o una amina aprótica. Como ejemplos de disolventes útiles se incluyen etil metil cetona, isobutilo metilo cetona, acetato de m-amilo, acetato de etilenglicol butil éter, acetato de propilenglicol monometil éter, xileno, N-metilpirrolidona o mezclas de hidrocarburos aromáticos. En otra realización preferente, el disolvente es agua o una mezcla de agua con pequeñas cantidades de co-disolventes.In a hardenable composition employed in the practice of the present invention can optionally be used a solvent Although the composition used according to the The present invention can be used, for example, in the form of a powder substantially solid, or of a dispersion, is often desirable that the composition is in a substantially state liquid, which can be achieved by using a solvent This solvent should act as such with respect to to polyester with carbamate functionality as with respect to hardening agent. In general, according to the properties of solubility of the components, the solvent can be any organic solvent and / or water. In a preferred embodiment, the Solvent is a polar organic solvent. Especially the solvent is an aliphatic polar solvent or a polar solvent aromatic. In particular, the solvent is a ketone, an ester, a acetate, an aprotic amide, an aprotic sulfoxide or an amine aprotic Examples of useful solvents include ethyl methyl ketone, isobutyl methyl ketone, acetate m-amyl, ethylene glycol butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, xylene, N-methylpyrrolidone or hydrocarbon mixtures aromatic In another preferred embodiment, the solvent is water or a mixture of water with small amounts of co-solvents
La composición endurecible utilizada en la práctica de la invención puede incluir un catalizador para incrementar la reacción de endurecimiento. Por ejemplo, cuando se utilizan compuestos aminoplásticos, especialmente melaminas monoméricas, puede utilizarse un catalizador ácido fuerte para incrementar la reacción de endurecimiento. Estos catalizadores son bien conocidos en la técnica e incluyen, por ejemplo, ácido p-toluensulfónico, ácido dinonilnaftalenodisulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico, fosfato ácido de fenilo, maleato de monobutilo, fosfato de butilo e hidroxi fosfato éster. Los catalizadores ácidos fuertes a menudo están bloqueados, por ejemplo con una amina. Otros catalizadores que pueden ser útiles en la composición de la invención incluyen ácidos de Lewis, sales de cinc y sales de estaño.The curable composition used in the practice of the invention may include a catalyst to increase the hardening reaction. For example, when aminoplast compounds, especially monomeric melamines, are used, a strong acid catalyst can be used to increase the hardening reaction. These catalysts are well known in the art and include, for example, p- toluenesulfonic acid, dinonylnaphthalenedisulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, phenyl acid phosphate, monobutyl maleate, butyl phosphate and hydroxy phosphate ester. Strong acid catalysts are often blocked, for example with an amine. Other catalysts that may be useful in the composition of the invention include Lewis acids, zinc salts and tin salts.
En una realización preferente de la invención, la cantidad de disolvente presente en la composición endurecible es de aproximadamente el 0,01 por ciento en peso hasta aproximadamente el 99 por ciento en peso, preferentemente desde aproximadamente el 10 por ciento en peso hasta aproximadamente el 60 por ciento en peso, y especialmente desde aproximadamente el 30 por ciento en peso hasta aproximadamente el 50 por ciento en peso.In a preferred embodiment of the invention, the Amount of solvent present in the curable composition is about 0.01 percent by weight to about 99 percent by weight, preferably from about 10 percent by weight up to about 60 percent by weight, and especially from about 30 percent by weight to approximately 50 percent by weight.
Las composiciones de revestimiento pueden aplicarse al artículo mediante una cualquiera de las técnicas bien conocidas. Estas incluyen, por ejemplo, revestimiento por pulverización, por inmersión, a rodillo, revestimiento por cortina, y similares. Para los paneles de cajas de motores se prefiere el revestimiento por pulverización.The coating compositions can apply to the article by any of the techniques well known. These include, for example, coating by spray, immersion, roller, curtain coating, and the like For engine box panels the spray coating.
Cualquier agente adicional utilizado, por ejemplo, agentes tensioactivos, rellenos, estabilizadores, agentes humidificantes, agentes de dispersión, promotores de adherencia, absorbentes de UV, HALS, etc., pueden incorporarse dentro de la composición de revestimiento. Aunque los agentes sean bien conocidos en el arte anterior, la cantidad utilizada debe ser controlada para evitar que afecte de manera adversa las características de revestimiento.Any additional agent used, by example, surfactants, fillers, stabilizers, agents humidifiers, dispersing agents, adhesion promoters, UV absorbers, HALS, etc., can be incorporated into the coating composition. Although the agents are well known In the prior art, the amount used must be controlled for prevent it from adversely affecting the characteristics of coating.
La composición endurecible de acuerdo con la invención se utiliza preferentemente en un revestimiento muy brillante y/o como revestimiento transparente en un revestimiento compuesto color-plus-transparencia. Los revestimientos muy brillantes, tal como se citan aquí, son revestimientos que tienen un brillo de 20º (ASTM D523-89) o un DOI (ASTM E430-91) de al menos 80. La composición endurecible de acuerdo con la invención puede utilizarse también como revestimiento base de un revestimiento compuesto color-plus-transparencia.The hardenable composition according to the invention is preferably used in a very coating bright and / or as a transparent coating on a coating Color-plus-transparency compound. Very bright coatings, as cited here, are coatings that have a brightness of 20º (ASTM D523-89) or a DOI (ASTM E430-91) of at least 80. The curable composition according to the invention It can also be used as the base coating of a compound coating color-plus-transparency.
Cuando la composición de revestimiento de la invención se utiliza como revestimiento de pintura pigmentada muy brillante, el pigmento puede ser cualquier compuesto orgánico o inorgánico o materiales coloreados, rellenos, materiales laminados metálicos u otros inorgánicos como escamas de mica o de aluminio, y otros materiales del tipo que la técnica denomina normalmente pigmentos. La cantidad de pigmentos utilizada habitualmente en la composición varía del 1% al 100%, referido al peso sólido total de los componentes A y B (es decir, una relación P:B de 0,1 a 1).When the coating composition of the invention is used as a pigmented paint coating very bright, the pigment can be any organic compound or inorganic or colored materials, fillers, laminated materials metallic or other inorganic as mica or aluminum scales, and other materials of the type that the technique normally calls pigments The amount of pigments commonly used in the composition varies from 1% to 100%, based on the total solid weight of components A and B (that is, a P: B ratio of 0.1 to 1).
Cuando la composición de revestimiento de acuerdo con la invención se utiliza como capa transparente de un revestimiento compuesto color-plus-transparencia, la composición de la capa de base pigmentada puede ser cualquiera de las bien conocidas en la técnica y no requiere aquí ninguna explicación detallada. Los polímeros conocidos en la técnica por ser útiles en las composiciones de capa base incluyen acrílicos, vinilos, poliuretanos, policarbonatos, poliésteres, alquidas y polisiloxanos. Los polímeros preferentes incluyen acrílicos y poliuretanos. En una realización preferente de la invención, la composición de la capa base utiliza también un polímero acrílico con funcionalidad carbamato. Los polímeros de capa base pueden ser termoplásticos, pero son preferentemente reticulantes y comprenden uno o más tipos de grupos funcionales reticulantes. Estos grupos incluyen, por ejemplo, grupos hidroxilo, isocianato, amina, epoxi, acrilato, vinilo, silano y acetoacetato. Estos grupos pueden ser enmascarados o bloqueados de modo tal que se desbloqueen y estén disponibles para la reacción de reticulación en las condiciones de endurecimiento deseadas, generalmente a temperaturas elevadas. Los grupos funcionales reticulantes útiles incluyen grupos hidroxilo, epoxi, ácido, anhídrido, silano y acetoacetato. Los grupos funcionales reticulantes preferentes son los grupos de funcionalidad hidroxilo y amino.When the coating composition agreed with the invention it is used as a transparent layer of a compound coating color-plus-transparency, the composition of the pigmented base layer can be any of well known in the art and does not require any detailed explanation Polymers known in the art for being useful in base coat compositions include acrylics, vinyls, polyurethanes, polycarbonates, polyesters, alkyds and polysiloxanes Preferred polymers include acrylics and polyurethanes In a preferred embodiment of the invention, the base layer composition also uses an acrylic polymer with carbamate functionality. The base layer polymers can be thermoplastics, but are preferably crosslinkers and comprise one or more types of crosslinking functional groups. These groups include, for example, hydroxyl, isocyanate, amine, epoxy groups, acrylate, vinyl, silane and acetoacetate. These groups can be masked or locked so that they are unlocked and are available for the crosslinking reaction under the conditions of desired hardening, generally at elevated temperatures. The Useful crosslinking functional groups include hydroxyl groups, epoxy, acid, anhydride, silane and acetoacetate. The groups Preferred functional crosslinkers are the groups of hydroxyl and amino functionality.
Los polímeros de capa base pueden ser autorreticulantes o pueden requerir un agente de reticulación separado reactivo con los grupos funcionales del polímero. Cuando el polímero comprende grupos funcionales hidroxilo, por ejemplo, el agente de reticulación puede ser una resina aminoplástica, isocianato e isocianatos bloqueados (incluidos los isocianuratos), y los agentes reticulantes funcionales ácido o anhídrido.The base layer polymers can be self-crosslinking agents or may require a crosslinking agent separated reactive with the functional groups of the polymer. When the polymer comprises hydroxyl functional groups, for example, the crosslinking agent can be an aminoplast resin, isocyanate and blocked isocyanates (including isocyanurates), and acid or anhydride functional crosslinking agents.
Preferentemente, las composiciones de revestimiento descritas aquí están sometidas a condiciones que permitan endurecer las capas de revestimiento. Aunque puedan utilizarse varios métodos de endurecimiento, es preferente el endurecimiento térmico. Generalmente, el endurecimiento térmico se efectúa por exposición del artículo recubierto a temperaturas elevadas procedentes de fuentes de calor radiantes principalmente. Las temperaturas de endurecimiento variarán según los grupos particulares de bloqueo utilizados en los agentes de reticulación, aunque suelen oscilar entre 93ºC y 177ºC. Los compuestos de acuerdo con la presente invención son reactivos aun a temperaturas de endurecimiento relativamente bajas. Así, en una realización preferente, la temperatura de endurecimiento se encuentra preferentemente entre 115ºC y 150ºC, y especialmente entre 115ºC y 138ºC para un sistema catalizado por ácido bloqueado. Para un sistema catalizado por ácido no-bloqueado, la temperatura de endurecimiento oscila preferentemente entre 82ºC y 99ºC. El tiempo de endurecimiento variará según los componentes particulares utilizados y parámetros físicos como el espesor de capa, sin embargo, los tiempos de curación típicos oscilan entre 15 y 60 minutos, y preferentemente de 15-25 minutos para los sistemas catalizados por ácido bloqueado y de 10-20 minutos para los sistemas catalizados por ácido no-bloqueado.Preferably, the compositions of coating described here are subject to conditions that allow to harden the coating layers. Although they can several hardening methods are used, the thermal hardening Generally, thermal hardening is effect by exposure of the coated article at temperatures high from mainly radiant heat sources. Hardening temperatures will vary according to groups. blocking particulars used in crosslinking agents, although they usually oscillate between 93ºC and 177ºC. The compounds according with the present invention they are reactive even at temperatures of relatively low hardening. Thus, in one embodiment preferably, the hardening temperature is preferably between 115 ° C and 150 ° C, and especially between 115 ° C and 138 ° C for a blocked acid catalyzed system. For a non-blocked acid catalyzed system, the hardening temperature preferably ranges between 82 ° C and 99 ° C. The hardening time will vary according to the components particulars used and physical parameters such as the thickness of layer, however, typical healing times range between 15 and 60 minutes, and preferably 15-25 minutes for systems catalyzed by blocked acid and from 10-20 minutes for systems catalyzed by unblocked acid.
Claims (15)
- (a)(to)
- un poliol que posee múltiples grupos carbamato laterales, caracterizado porque dicho poliol (a) es el producto de reacción de:a polyol having multiple lateral carbamate groups, characterized in that said polyol (a) is the reaction product of:
- (i)(i)
- un compuesto que tiene múltiples grupos carbonato cíclicos ya compound that has multiple cyclic carbonate groups and
- (ii)(ii)
- amoníaco, hidróxido de amonio o una amina primaria, yammonia, ammonium hydroxide or a primary amine, and
- (b)(b)
- un poliácido, ya polyacid, and
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